Per gran parte del pubblico, John Pendry è l’uomo che ha reso la “fisica di Harry Potter” una realtà. Come inventore della struttura teorica per un mantello dell’invisibilità, ha catturato l’immaginazione del mondo dimostrando come la luce potrebbe essere piegata attorno a un oggetto per farlo scomparire.
Tuttavia, per Pendry, fisico dell’Imperial College di Londra, il mantello era semplicemente un trampolino di lancio. Mentre il mondo celebra la magia dell’invisibilità, Pendry è passato a una frontiera molto più profonda: i metamateriali, sostanze progettate per possedere proprietà che non esistono nel mondo naturale.
La nascita dei metamateriali
Il viaggio iniziò a metà degli anni ’90, quando Pendry osservò come alcune tecnologie invisibili utilizzassero fibre di carbonio disordinate per assorbire il radar. Si rese conto che l’efficacia di questi materiali non derivava dagli atomi stessi, ma dalla loro disposizione strutturale.
Questa consapevolezza ha dato vita alla scienza dei metamateriali. A differenza dei materiali tradizionali, che traggono le loro proprietà dalla composizione chimica, i metamateriali derivano le loro proprietà dalla geometria. Incidendo minuscoli solchi, anelli o pilastri in una sostanza a livello microscopico, gli scienziati possono dettare esattamente come le onde, siano esse luminose, sonore o sismiche, interagiscono con quell’oggetto.
Dalla fantascienza alla realtà industriale
Anche se “l’invisibilità” sembra una curiosità di laboratorio, le implicazioni commerciali del lavoro di Pendry sono enormi. Grazie al suo rapporto professionale di lunga data con il venture capitalist Nathan Myhrvold, le teorie di Pendry si stanno trasformando in un mercato che si prevede varrà 6 miliardi di sterline entro il 2033.
Le applicazioni pratiche stanno già cominciando ad emergere:
- Metalens: Invece del vetro pesante e curvo, i “metalens” utilizzano strutture piatte su scala nanometrica per focalizzare la luce. Ciò consente obiettivi fotografici sottilissimi negli smartphone, ottiche leggere per i droni e visori VR più sottili.
- Veicoli autonomi: Le attuali auto a guida autonoma si affidano a Lidar : ingombranti sensori laser rotanti. I metamateriali potrebbero consentire il Lidar “a stato solido”, che dirige elettronicamente i raggi laser senza parti mobili, rendendo i sensori più economici e più durevoli.
- Protezione dai terremoti: Poiché le onde sismiche si comportano matematicamente in modo molto simile alla luce, i metamateriali potrebbero teoricamente essere utilizzati per “piegare” le onde sismiche attorno alle fondamenta di un edificio, proteggendolo dalla distruzione.
La prossima frontiera: piegare il tempo
Nonostante la rivoluzione industriale attualmente in corso, Pendry rimane concentrato sul “margine” teorico della fisica. Attualmente sta esplorando i metamateriali temporali, materiali che cambiano le loro proprietà non solo nello spazio, ma nel tempo.
Utilizzando laser ultraveloci per alterare lo stato di un materiale in femtosecondi (quadrilionesimi di secondo), Pendry suggerisce che possiamo “trasmutare” l’energia. Ciò potrebbe consentirci di spostare le frequenze, ad esempio trasformando la luce rossa in luce blu, iniettando o assorbendo energia da un’onda mentre passa.
Questa ricerca apre le porte alla simulazione degli ambienti più estremi dell’universo:
1. Analoghi del buco nero: Pendry ha calcolato che un materiale il cui modello interno si sposta a una velocità prossima alla luce potrebbe creare un “orizzonte degli eventi” matematico, consentendo agli scienziati di studiare la fisica del buco nero in un ambiente di laboratorio controllato.
2. Attrito quantistico: Sta studiando come il cambiamento delle proprietà elettromagnetiche nel tempo potrebbe innescare l’effetto Casimir, creando un nuovo tipo di attrito quantistico mai osservato.
“Arriva un punto in cui la tua ricerca inizia a sfuggirti”, osserva Pendry. Per lui l’obiettivo non è la commercializzazione del mantello, ma la ricerca del prossimo mistero “nuovo ed emozionante”.
Conclusione
L’eredità di John Pendry non si trova in un mantello magico, ma nella ristrutturazione fondamentale del modo in cui manipoliamo il mondo fisico. Passando dal controllo della luce nello spazio al controllo del tempo, sta aprendo la strada a un futuro in cui potremo simulare i cieli e padroneggiare il tessuto stesso della realtà.
